Čo sú olovené akumulátory
Základ olovených akumulátorov tvoria olovené články usadené v elektrolyte. Pôvodná podoba batérie (dnes označovaná ako údržbový akumulátor) sa vyznačuje olovenými elektródami ponorenými v roztoku kyseliny sírovej v destilovanej vode. Batéria funguje na základe reverzibilných chemických reakcií medzi olovom, oxidom olovičitým a kyselinou sírovou, ku ktorým dochádza počas vybíjania a nabíjania. Údržbový akumulátor má na svojej hornej časti inšpekčné zátky, ktoré umožňujú kontrolu hladiny elektrolytu a doplňovania destilovanej vody.
V polovici 70. rokov 20. storočia sa objavili prvé bezúdržbové akumulátory, označované aj ako zapečatené či zapuzdrené. Tento typ olovených batérií priniesol možnosť využitia v akejkoľvek polohe bez toho, aby došlo k úniku obsahu akumulátora. Elektródy sú v týchto prípadoch väčšinou oddelené špeciálnym separátorom zo sklených vlákien (Absorbed Glass Mat – AGM akumulátor) alebo usadené v kremičitom géle (GEL akumulátor).
Typy akumulátorov: Výhody, nevýhody a praktické využitie
Uvedené typy akumulátorov prinášajú špecifické výhody a nevýhody, ktoré ovplyvňujú ich využitie.
Údržbový akumulátor (WET akumulátor)
Vyžaduje pravidelnú údržbu, najmä doplňovanie destilovanej vody, pretože elektrolyt sa počas nabíjania odparuje. K hlavným benefitom patrí nízka obstarávacia cena, vysoká energetická účinnosť a schopnosť zvládnuť náročné prevádzkové podmienky. Frekvencia využívania údržbového akumulátora skôr klesá. Stále sa s ním však stretnete u starších automobilov, poľnohospodárskej techniky alebo záložných zdrojov energie. Životnosť batérií obvykle činí 150–300 nabíjacích cyklov pri vybíjaní na 50 % DOD (Depth of Discharge = hĺbka vybitia).
AGM akumulátor
AGM akumulátory sú hermeticky uzavreté obalom a nevyžadujú žiadny zásah užívateľa do vnútorných častí. Poteší rýchlym nabíjaním, vysokým okamžitým výkonom a schopnosťou dodávať vysoký prúd aj pri krátkodobom vybíjaní. Oproti ďalším bezúdržbovým batériám dosahujú vyššie výkony a štartovacie prúdy pri nízkych teplotách. Naopak na vyššiu prevádzkovú teplotu sú AGM batérie citlivejšie. Za rizikové sa pri mnohých modeloch považuje už nabíjanie pri teplotách nad 40 °C.
Bežné modely zvládnu zhruba 300–500 cyklov pri vybíjaní na 50 % DOD. U drahších akumulátorov môže byť životnosť až dvojnásobná. Batérie majú tendenciu vykazovať postupný pokles výkonu počas svojej životnosti. Pokles je na začiatku pomalší a zrýchľuje s tým, ako sa batéria blíži ku koncu svojej životnosti. Pri hlbokom vybíjaní alebo cyklických aplikáciách môže dôjsť k rýchlejšiemu poklesu výkonu ako u GEL batérií. AGM akumulátory sú tiež náchylnejšie na prebíjanie.
Batérie sa využívajú napríklad pri vozidlách so štart-stop systémom, vysokozdvižnými vozíkmi, kosačkami, solárnymi systémami a ďalšími aplikáciami v oblasti obnoviteľných zdrojov energie.
GEL akumulátor
Gélové batérie sú v porovnaní s AGM akumulátormi menej citlivé na hlboké vybíjanie a poskytujú pri ňom stabilnejší výkon. Nesklamú ani vo vyšších prevádzkových teplotách. Pri nižších teplotách však treba počítať s nižším výkonom. Batéria ďalej prináša dlhšiu životnosť v cyklickej prevádzke a lepšiu toleranciu na prebíjanie.
Technológia výroby GEL akumulátorov je nákladnejšia, čo sa premieta do ich ceny. Životnosť GEL batérie býva dlhšia ako pri AGM modeloch, štandardne sa pohybuje okolo 500–800 cyklov pri hĺbke vybitia batérie na 50 % DOD. Naopak nabíjanie je skôr pomalšie. Akumulátory majú rovnomerný výkon počas väčšiny svojej životnosti. V jej závere obvykle dochádza k prudkému poklesu výkonu.
Odolnosť voči hlbokému vybíjaniu tieto batérie predurčuje na využitie napríklad pri solárnych systémoch alebo zdravotníckych prístrojoch.
Štartovacia batéria vs. trakčné batérie
Z hľadiska použitia sa olovené akumulátory obvykle delia na štartovacie a trakčné. Štartovacie batérie sú navrhnuté tak, aby okamžite vyvinuli vysoký výkon potrebný na naštartovanie motora. Skladajú sa z väčšieho počtu tenkých elektród, aby sa dosiahol nízky odpor s veľkou povrchovou plochou. Akumulátory nie je možné používať na hlboké vybitie – tenké elektródy by sa v dôsledku úplného nabíjania a vybíjania rozpustili.
Trakčné batérie sú určené na súvislý pohon zariadenia (invalidných vozíkov, VZV a pod.). Tvorí ich menší počet silných elektród, čo zlepšuje schopnosť opakovaného vybíjania a nabíjania. Alternatívu štartovacích a trakčných batérií predstavujú akumulátory slúžiace ako pohon pre stacionárne zariadenia, napríklad záložné zdroje.
Nabíjanie a vybíjanie: Ako ovplyvňuje životnosť akumulátora?
Olovená batéria slúži ako zdroj energie vďaka premene elektrochemicky aktívnych látok na elektródach. Oxid olovičitý na anóde a čisté kovové olovo na katóde sa za spotreby kyseliny sírovej z elektrolyt mení pri vybíjaní batérie na síran olovnatý. Pri nabíjaní dochádza k opačnému procesu – síran olovnatý sa pretvára späť na aktívne látky a do elektrolytu sa vracia kyselina sírová.
Proces nabíjania a vybíjania zohráva dôležitú úlohu z pohľadu životnosti olovenej batérie. Jedným z hlavných problémov je sulfatácia, ku ktorej dochádza pri nedostatočne nabitom, prípadne vybitom akumulátore (napríklad pri vozidlách pri krátkych zimných vychádzkach). V praxi sa jedná o vytváranie povlaku síranu olovnatého na elektródach. Sulfatácia vedie k zmenšeniu aktívnej plochy elektród. Výsledkom je rýchlejšie vybíjanie batérie, znížená schopnosť dodávania vysokého prúdu a výrazne kratšia životnosť. Riziko sulfatácie je vyššie u AGM batérií, GEL akumulátory vykazujú v tomto ohľade vyššiu odolnosť.
Akumulátory by mali byť skladované vždy plne nabité. Nabíjanie oloveného akumulátora musí prebiehať za podmienok stanovených výrobcom, teda s použitím vhodného nabíjacieho napätia a prúdu. Odlišné hodnoty môžu viesť k rýchlemu opotrebovaniu či poškodeniu batérie.
Ako spoznať kvalitnú olovenú batériu
Ako v širokej ponuke olovených akumulátorov spoznať kvalitný model, ktorý je vhodný na dané využitie? Okrem voľby správneho typu sa musíte zamerať predovšetkým na kapacitu, napätie, životnosť, vybíjací prúd, ale aj odolnosť alebo rozmery. Pozrime sa bližšie napríklad na olovené batérie značky Geti. O kvalite vypovedá už samotné spracovanie - použité olovo v týchto akumulátoroch má čistotu 99,997%.
Typ batérie: Trakčné pre elektromotory
Napätie: 12 V
Kapacita: 12 Ah
Nabíjací prúd: 2,4 A
Nabíjacie napätie (Záložná prevádzka "standby"): 13,7–13,9 V
Cyklické použitie: 14,7-14,9 V
Počet cyklov: ≥ 600 cyklov (25 °C, DOD 80 %)
Pracovná teplota: Nabíjanie, vybíjanie aj skladovanie –20 až 50 °C
Samovybíjanie: 3 % za mesiac pri teplote 25 °C
Rozmery (H׊×V): 99 × 151 × 98 mm
Hmotnosť: 4 kg
Typ kontaktu: M5
Olovená batéria Geti poskytuje vynikajúcu spoľahlivosť pri dlhodobom cyklickom používaní. Špeciálna oloveno-vápniková zliatina a vysoko čisté materiály zaisťujú viac ako 350 cyklov pri 80% hĺbke vybitia. Nízky vnútorný odpor akumulátor predurčuje pre aplikácie s vysokým vybíjacím prúdom. Batéria nájde využitie napríklad v turistických vozidlách, vysokozdvižných vozíkoch, golfových vozíkoch, kosačkách, lekárskych prístrojoch, solárnych systémoch a ďalších oblastiach obnoviteľných zdrojov energie.
Alternatívu AGM akumulátorov predstavujú gélové modely, ktoré môžu v praxi vyzerať nasledovne.
Typ batérie: Gélová pre solar
Napätie: 12 V
Kapacita: 250 Ah
Nabíjací prúd pre cyklický režim: 75 A max. (0,3 C)
Nabíjacie napätie pre cyklický režim: 2,40–2,45 V / článok pri 25 °C
Počet cyklov: ≥ 500 cyklov (25 °C, DOD 80 %), ≥ 900 cyklov (25 °C, DOD 50 %)
Odporúčaný vybíjací prúd: 25,50 A
Pracovná teplota: Nabíjanie (–20 až 50 °C), vybíjanie (–40 až 60 °C), skladovanie (–20 až 60 °C)
Samovybíjanie: menej ako 3 % za mesiac pri teplote 25 °C
Rozmery (H׊×V): 520 × 268 × 220 mm
Hmotnosť: 69 kg
Typ kontaktu: T13
Oproti AGM technológii ponúkajú gélové batérie dlhšiu životnosť cyklu a vylepšený výkon. Konštrukcia so silnými doskami a aktívnym materiálom s vysokou hustotou podporuje výkon aj schopnosť obnovy po hlbokom vybití. Batéria sa perfektne hodí pre aplikácie, kde je vyžadované konzistentné cyklovanie (nabíjanie a vybíjanie), napríklad solárne elektrárne, veterné energetické systémy či lekárske zariadenia.
Údržba a starostlivosť o olovené akumulátory
Adekvátna údržba a starostlivosť o olovené akumulátory je kľúčová pre ich dlhú životnosť a spoľahlivý výkon. Ako už napovedá samotné označenie, viac starostí vás čaká pri údržbových akumulátoroch. Tu je potrebná kontrola hladiny elektrolytu a prípadné doplňovanie destilovanej vody. Okolo svoriek batérie sa môže tvoriť korózia alebo usadeniny kyseliny, čo môže znížiť kontakt a zvýšiť odpor. Nevyhnete sa teda ani pravidelnému čisteniu pólov pomocou kefy.
Pri bezúdržbových akumulátoroch je starostlivosť o poznanie jednoduchšia. Sústrediť sa musíte predovšetkým na správne nabíjanie. Bezúdržbové batérie sú citlivejšie na prebíjanie a vyžadujú špecifické nabíjacie napätie. Používanie nabíjačiek s reguláciou napätia je preto pre ochranu batérie zásadné. Optimálne fungovanie a dlhú životnosť podporíte rovnako obmedzením hlbokého vybíjania. Bezúdržbové batérie síce znášajú hlbšie vybíjanie lepšie ako údržbové modely, ale pravidelné hlboké vybíjanie (pod 50 % kapacity) stále vedie k skráteniu ich životnosti. Odporúča sa udržiavať batériu čo najbližšie plnej kapacity a dobíjať ju ihneď po vybíjaní.
Nevyhnutným aspektom údržby je kontrola napätia, ktorú vykonáte bežným multimetrom. Hodnota nesmie klesnúť pod odporúčanú úroveň, inak riskujete poškodenie akumulátora či výrazné skrátenie životnosti. Kontrola napätia je dôležitá hlavne po dlhšej dobe nečinnosti. Inak by ste ju mali vykonávať zhruba raz za mesiac. Napriek tomu, že bezúdržbové batérie majú menšiu tendenciu k tvorbe korózie na svorkách, stále je dobré svorky občas vyčistiť, aby bol zaistený funkčný elektrický kontakt.
Nezabúdajte ani na správne skladovanie. Batérie uchovávajte na suchom a teplotne stabilnom mieste (ideálne okolo 20 °C). Vysoké teploty urýchľujú degradáciu batérie. Príliš nízke teploty zase môžu negatívne ovplyvniť výkon a schopnosť nabíjania.
.webp)
